核电站全数字化仪控系统

浅析海阳核电厂汽轮机保护系统【摘要】针对AP1000核电厂采用全数字化仪控系统，海阳核电厂汽轮机保0 前言海阳核电厂采用美国西屋AP1000技术，汽轮机采用日本三菱技术，采用全数字化电液调节系统（DEH）。

蒸汽采用饱和蒸汽，与传统火电机组相比，具有蒸汽参数低、湿度大的特点。

汽轮机组共有1个高压缸（HP）和3个低压缸（LP），共有4个主汽门（MSV）、4个调门（GV）、6个再热主汽门（RSV）、6个再热调门（ICV）。

汽轮机保护系统采用美国西屋数字化仪控OV ATION控制系统，与汽轮机保护相关的有4个汽轮机保护机柜和1个与汽轮机保护在线试验有关的COMMON机柜。

1 汽轮机保护功能海阳核电厂汽轮机保护系统具有跳闸保护功能，用以机组运行在异常工况下跳闸，保护机组设备安全。

海阳核电站主汽轮机保护系统的跳闸保护功能包括以下几种：1）真空低跳闸真空低压力开关连接到对应机柜的继电器，相应继电器的触点分别连接到每个DPU。

每个继电器由OV ATION机柜内部供电，带四个触点。

2）轴承润滑油压低跳闸轴承润滑油压低测点分别选取1#轴承和11#轴承。

3）推力轴承磨损跳闸推力轴承磨损跳闸磨损也叫轴向位移大跳闸，海阳核电厂采用液压式，通过测量压力信号来判断汽轮机轴向位移大；同时电厂也配置电子式探头，作为操作员监视用，不参与跳闸。

4）电超速跳闸电超速作为汽轮机超速（107.5%）和机械超速保护跳闸（111%）的后备，当汽轮机转速超过113%时动作。

其采用专门的硬件配置，采用12个转速探测模块组成4个3取2电路，对应四个AST电磁阀，当转速超过113%时，机组跳闸。

电超速从探头检测到超速信号，到发出跳机信号不超过60ms。

5）紧急跳闸油压机跳闸6）轴振高跳闸1#至11#轴，X方向和Y方向共22个探头用于测量轴振。

每个轴振信号首先经过TSI系统和其继电器柜（1分4继电器）后，通过硬接线分别送到汽轮机保护系统的4个机柜。

当其中任何两个轴振高，则汽轮机跳闸。

福建福清核电厂华龙一号机组数字化仪控技术HRA分析摘要：福建福清核电厂华龙一号机组采用国际先进的数字化仪控系统，计算机化的操纵员工作站带来了便捷操作方式，但庞大且集中的信息量也带来了操作任务可靠性的风险。

因此，在核电站的设备可靠性大幅度提高的前提下，人因可靠性也需要不断提高，以保证核电站运行具有更好的安全性和经济性。

人因可靠性分析（HRA）是概率安全分析（PSA）的重要组成部分，福清核电华龙一号HRA 分析，始发事件后人员可靠性分析采用先进的SPAR-H方法。

关键词：数字化仪控系统；人因可靠性分析；概率安全分析1概述在核电厂系统中，随着设备（硬件和软件）可靠性的不断提高，由人的因素而诱发的事故已成为最主要的事故源之一。

人与系统的交互作用被认为是核电厂安全运行的重要贡献因素，对于人的作用的研究已放在十分重要的地位。

人与系统的交互作用影响着事故序列的进程，人因失误对于电厂的安全风险具有显著影响。

人因可靠性分析（Human Reliability Analysis，HRA）是对系统正常运行和事故状态下可能存在的人的失误进行定性定量评价并与概率安全评价（Probaility Safety Assessment，PSA）的整体框架相结合。

HRA已被广泛接受并成为核电厂PSA不可或缺的重要组成部分。

福建福清核电有限公司（以下简称福清核电）华龙一号机组仪表和控制系统采用了国际上先进成熟的数字化分布式控制系统（以下简称DCS），主控制室也采用了有效的数字化人机界面。

在核电站数字化控制室设计过程中，对人因可靠性的分析可以转向人为差错的分析，具体过程可以分为差错辨识、差错频率确定和差错规避措施设计3 个阶段。

人为差错的主要诱因可以分为5 类，分别为训练水平、任务本质、人机交互界面质量、环境因素和任务执行时间[1]。

2人因可靠性分析HRA方法确定2.1人员动作分类1)类型A：始发事件前人员动作，是指按照日常运行或维修、调试计划而进行的工作过程中，产生、造成系统或设备不可用的人员动作。

核电DCS系统方案1. 引言核电站的运行对系统的稳定性和安全性有着极高的要求。

核电DCS （Distributed Control System）系统作为核电站的控制中枢，起着重要的作用。

本文将介绍核电DCS系统的概念、架构和关键设计要点。

2. 核电DCS系统概述DCS系统是一种分布式的控制系统，通常由多个控制单元（控制节点）组成。

核电DCS系统主要用于监测和控制核电站的各个子系统，包括发电机组、输电系统、安全保护系统等。

核电DCS系统需要具备以下特点：•高可靠性：核电站是高风险的工业场所，系统故障可能导致严重的后果。

DCS系统需要具备高度可靠性，能够及时发现故障并进行故障隔离。

•实时性：核电站的运行需要实时监测和控制，DCS系统需要具备快速响应的能力。

•安全性：核电站的安全是首要考虑的因素，DCS系统需要具备强大的安全保护机制，保护系统免受恶意攻击和非授权访问。

3. 核电DCS系统架构核电DCS系统通常采用三层架构，包括采集层、控制层和操作层。

3.1 采集层采集层负责采集核电站各个子系统的数据，并将数据传输到控制层。

采集层通常包括传感器、仪表和数据采集模块等设备。

3.2 控制层控制层是核电DCS系统的核心部分，负责对采集的数据进行处理和控制。

控制层通常由多个控制节点组成，每个控制节点负责监测和控制特定的子系统。

控制层还包括数据存储和通信模块。

3.3 操作层操作层负责人机交互，提供给操作员进行监控和控制的界面。

操作层通常包括显示屏、操作台和控制软件等设备。

4. 核电DCS系统设计要点4.1 可靠性设计为保证核电DCS系统的可靠性，可以采取如下措施：•引入冗余系统：通过将系统划分为多个模块，采用冗余设计以提高系统的可用性。

当某个模块发生故障时，其他模块可以继续工作。

•完善故障检测与隔离机制：系统需要具备自动故障检测和隔离能力，能够及时发现故障并进行相应的措施。

4.2 实时性设计核电DCS系统需要具备快速响应的能力，可以采取以下策略来实现：•优化数据传输和处理：合理设计数据传输和处理的算法，减小数据传输和处理的时间延迟。

第41卷第12期2020年12月自动化仪表PROCESS AUT0M\TI0N INSTRl MKNTATIONVol.41 No. 12Dec.2020核电厂数字仪控系统动态可靠性分析方法综述黄晓津，朱云龙，周树桥，郭超(淸屮大学核能与新能源技术研究院，先进反应堆丨:程与安全教部重点实验室，北京丨()()〇84)摘要：仪表~拧制（I&C)系统是核电厂的屮枢神经，对确保核电厂的安全、稳定和经济运行起矜至关®要的作It丨早期使用基于模拟技术的仪控系统对核电厂的状态进行监测和控制，®部件易老化.U维护成本高昂：W此，0前核电厂使用数卞化仪控系统（DCS) 代替模拟仪控系统对于数字化仪控系统软件、硬件耦合以及人因复杂交互等特点，传统的静态可靠性分析方法无法完全适用动态可靠性分析方法可以发现设计中的薄弱环节，改善或增强数字化仪控系统的可靠性总结了动态可靠性分析方法:①当前典型的动态可靠性分折7/法，包括动态失效模式与影响分析（FMEA)、动态故障/事件树（D FT/ET)、动态流图方法（DFM ))、马尔科夫区间映 射方法（Markm/CCMT);②堪于仿K的方法，包括动态决策事忭树（〇[)KT)和连续事件树（CET)方法;③}1；他动态分析方法.包括GO- FLOW、扩展事件序列罔，P etri网该分析为该领域的进一步研究提供参％，关键词：核电厂；数字化仪控系统；动态分析：可靠性；模拟仪控系统；静态可靠性分析中图分类号：TH-86 文献标志码：A D0I： 10. 16086/j. cnki. issn 1000-0380. 2020080019Review of Dynamic Reliability Analysis Methodsfor NPP Digital Instrument and Control SystemHUANG X iao jin,Z H U Y u n lo n g,Z H O U S h u q iao,G U O Chao(Key I^ihoraton of Advanced Reactor Engineering and Safety of Ministn of Education,Institute of Nuclear and N t»w Energy Technology of Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract ：Instrument and control ( l&C) system is the central nerve of nuclear power plants and plays a vital role in ensuring the safety,stability and economic operation of nuclear power plants. In the past,analog I&C system were used to monitor and control the state of nuclear power plants,but the components were prone to aging and high maintenance costs. Therefore,cunently nuclear power plants have used digital I&C systems ( DCS) to substitute analog I&C systems. Traditional static reliahililv analysis methods are not fully qualified,as DCS is rendered by the complex interactions of the software,hardware and human components. Using the dynamic reliability analysis methods, designers can find weaknesses in the DCS design, improve or strengtlien the reliability of these stages. This article summarizes dynamic reliability analysis methods：1the current typical dynamic reliability analysis methods including dynamic failure modes and effect analysis (FM KA) ,dynamic fault/event tree (D F T/E T) ,dynamic flowgraph methodology ( D F M)，Markov cell-to-cell mapping technology ( M arkov/CCM T);②simulation-based methods including dynamic decision-event tree ( DDET) and continuous event tree ( C E T) ；(3) other dynamic analysis methods including GO-FLOW, extended event sequence diagram (E SD) ,and Petri net and provide reference for further research in this field.Keywords：Nuclear power plant；Digital instrument and control system；Dynaniic analysis；Reliability；Analog instRiment control system；Static reliability analysis〇引言核电厂具有结构复杂、放射性强的特点，其典型结 构具有两个冋路,运行着许多关键设备（如堆芯、蒸汽 发生器、冷却杲等），一旦设备发生事故，将会对公共 安全、周边环境以及核能产业发展造成巨大的负面影响~。

核电厂应用智能仪控设备运维发布时间：2022-02-15T08:41:02.152Z 来源：《电力设备》2021年第12期作者：田茂旭[导读] 信息化技术的发展，促进工业的繁荣。

在核电厂应用智能仪控设备，凸显出数字化技术的独特优势，一方面，为核电厂工作者提供更符合应用要求的电路信息，另一方面为核电厂相关工作的开展提供便利。

（辽宁省铁岭市清河电力检修有限责任公司 112003）摘要：信息化技术的发展，促进工业的繁荣。

在核电厂应用智能仪控设备，凸显出数字化技术的独特优势，一方面，为核电厂工作者提供更符合应用要求的电路信息，另一方面为核电厂相关工作的开展提供便利。

本文立足于此，针对核电厂智能仪控设备运维相关技术展开了研究，分析在该系统中对核电厂生产运维设备的具体影响，以期为推动日后核电设备的运行发展提供参考性的意见。

关键词：核电厂；智能仪控设备；运营维护引言：在信息化建设持续推进的背景下，智能仪控设备已被广泛应用在核电厂中。

考虑到该项设备在各项工作中具有重要地位，能够对各项工作顺利开展产生直接影响，故而为防止其出现故障问题，并对核电厂整体效益产生影响，工作人员必须严格做好对核电厂智能仪控设备的运维工作，采取有效的运维技术措施，明确该设备对核电厂运维产生的影响，充分体现智能仪控设备的核心价值，该点对提高核电站信息化水平具有重要意义。

1.核电厂智能仪控设备运维 1.1.预防性维修从现实角度出发，可发现核电站的设备种类呈现多样化，且数量较多，因此在实际工作过程中，必须对设备检修要求及其核心价值等方面进行综合考量，以此对预防性维修方案进行制定，进而为核电站安全性及稳定性提供保障，全面提高其发电效益。

针对预防性维修方案而言，其主要指通过相应的维修活动，防止设备或系统出现性能降低或故障现象，并开展对设备性能及运行状况的监测与跟踪工作，进而延长设备的使用寿命，提高其运行质量。

在通常情况下，仪表多是分布在核电厂的不同区域，而同类型仪表故障问题的发现多是通过运行人员巡检或技术人员巡检等方式。

仿真试验成为数字化仪控系统真正投入运行前原理样机、工程样机研制过程中非常重要的手段之一。

Ovation系统简介在核电站数字化仪控系统开发仿真试验中．采用的是西屋公司Ovation的最小配置系统。

这是一个可以扩展的快速以太网系统．其中的SUN Blade150工作站既作为工程师站，又作为操作员站，所有的控制组态都在SUN工作站上进行。

从而建立的最小配置核电站数字化仪控系统组成包括：I ／O卡件、控制器、高速数据通信网络、系统服务器、操纵员控制台、工程师站、显示器、键盘、微机等。

该Ovation系统的硬件配置如图7：(1)Sun Blade 15O工作站一台，作为Ovation系统的操作员站和工程师站,主要用于完成监视以及组态等任务。

主要性能指标和配置为：600MHz Sparc处理器芯片；512M内存；36G内置硬盘；32M 显存的显示卡；20英寸纯平彩色CRT显示器；软盘驱动器、CD—ROM驱动器；外置SCSI硬盘盒和磁带驱动器。

(2)Ovation控制器一套．可实现从10ms～30 S五种不同频率的过程控制．并实现报警处理、冗余处理、控制状态和备份状态管理、以及故障自动切换等功能。

配备了VxWorks嵌入式实时操作系统。

两组控制器硬件，互为冗余：两组控制器电源．互为冗余。

CiSCO 24口高速交换机，作为Ovation 控制器和Sun工作站通信连接的桥梁．提供1 00M带宽的高速以太网通信条件。

4个I／o模块，主要是数据的采集和发送模块．包括模拟量和数字量的处理。

模拟量输入／输出模块，8路输入／输出信号互为隔离．每路有单独的A／D(D／A)转换器．O．4w低功耗．1 3位分辨力．正常时每秒刷新10次．每8 S自动校验一次．每路电流输入配有熔断保险丝。

数字量输入／输出模块，提供16位数字输入的电压输入保护．16路单端吸电流输出。

软件配置：Sun Blade 1 5O工作站采用的是Sun公司的Solaris 8 Unix操作系统。

通过自动化技术使核电更安全、更经济a北京广利核系统工程有限公司（简称“广利核公司”）是中国广核集团下属的一家高科技企业，从事数字化仪控系统的设计、制造和工程服务，面向核电站等高可靠控制领域提供数字化仪控系统（DCS）一体化解决方案。

广利核公司是我国首个针对核电仪控领域设立的国家级研究机构——国家能源核电站数字化仪控系统研发中心的依托单位，也是我国第一个能够基于自主产品为核电站提供全厂DCS解决方案的企业。

广利核公司长期坚持自主研发，取得了多项填补国内空白的技术成果，拥有含核级、非核级、专用仪控、多样性及核应急系统在内的完善DCS产品线。

广利核公司成功研发了我国首个完全自主知识产权的核级DCS通用平台——和睦系统（FirmSys），使我国成为全球少数几个掌握该技术的国家之一。

目前，广利核公司的自主仪控产品已在国内外超过600个核电仪控项目中成功应用。

覆盖中国大部分在役和新建核电站，并成功出口到阿尔及利亚和韩国，参与当地机组的核级仪控设备改造。

无论是新机组建设还是在役机组改造，基于广利核公司自主通用平台的仪控解决方案均经受住了工程应用的实践检验，得到了用户的充分认可。

关于广利核江国进先生，北京广利核系统工程有限公司总经理，研究员级高级工程师。

参与并主持国家重大工程及科研项目11项，获国家级、地方级科技进步奖和专利奖15项。

江国进先生一直致力于推进核电站数字化仪控系统的自主化、国产化和智能化。

他主持研发的我国首个具有完全自主知识产权的核级数字化仪控平台——和睦系统填补了国内空白。

关于江国进敢/为/人/先 坚/持/自/主——访北京广利核系统工程有限公司总经理 江国进访问嘉宾_北京广利核系统工程有限公司_总经理_江国进 访问人_《仪器仪表用户》杂志编辑部主任_曲国利时间_2018年06月08日 地点_北京b曲国利：我国核电仪控的数字化道路是从20世纪90年代起步的，为什么核级DCS到2010年才有成熟产品问世，它的研发为何这么难？江国进：20世纪90年代，数字化仪控技术在其他工业领域实现成熟应用后，逐步引入到更加审慎的核电领域，开始在在役核电机组实施非核级小系统的改造。

国家层面的自主可控事例
国家层面的自主可控事例有很多，其中一些涉及到关键核心技术的自主研发和突破。

在核电领域，“华龙一号”核电机组采用了我国自主研发的核电数字化仪控系统“和睦系统”，这是我国首个具有自主知识产权的核安全级数字化仪控系统。

它不仅可以协助操纵员完成控制棒的细微调整，还具有确保核电站反应堆安全停堆和事故缓解的功能。

这一系统的成功应用，标志着我国在自主核电技术与自主DCS融合发展方面取得了良好示范。

在超级计算机领域，我国超级计算机经历了从无到有、从跟跑到局部领先的艰难发展历程。

我国的超级计算机“天河二号”和“神威·太湖之光”等，
在国际超级计算机大赛上共拿下10个世界第一。

这些成就的背后，是我国
科研人员不懈努力和自主创新精神的体现，他们突破了封锁，不再受制于人。

以上两个事例只是国家层面自主可控事例的一部分，还有很多其他领域的例子，比如5G技术、高铁技术、航天技术等。

这些成就的取得，不仅提升了我国的综合国力，也为人类社会的进步做出了贡献。

核电厂数字化仪控设备全寿命周期管理研究

摘要：近年来,我国的核电厂建设越来越多,核电厂的数字化仪控系统也越来越完善。数字化仪控设备是核电厂的关键组成部分，其主要职责就是确保核电站稳定、安全且有效地运作。因此，精准测量数字化仪控设备的使用寿命对于推动核电站的安全和可靠性具有重大影响。需要注意的是:对仪控设备寿命过于乐观,会容易受到设备寿命末期失效频繁而影响核电厂的运行及工作效率;若是过于保守的评估设备的寿命,会过早的开展备件设备的替换,增加运行维护的成本,不利于核电厂的经济效益。因此,准确的评估设备的寿命对推动核电厂的发展有重要意义。本文就核电厂数字化仪控设备全寿命周期管理进行研究,以供参考。

关键词：核电厂;数字化仪控设备;全寿命周期管理;设备管理 引言：针对核电厂数字化仪控设备的特点、要求以及存在的问题进行分析,提出了数字化仪控设备全寿命管理的理念。设备管理是核电厂的主要工作内容,是保证核电厂稳定、安全、可靠运行的基础。数字化的仪器与设备对于电力生产的核心和支持环节具有关键作用，这不仅有助于确保核电站安全运行，而且能够保证其稳定性和可靠性。此外，这些高灵敏度的设备使得设备的管理成为了核电站管理的重点之一。随着核电站向数字化转型，技术的变革也在推进自动化的进展，但这也引发了一些问题。因此，我们需要持续改进并提升数字化仪控设备的管理水平，寻找最佳解决方案以增强管理效率。

一、数字化仪控设备管理特点、要求以及存在的问题 （一）关于数字化仪控设备的特点和要求 数字化仪控设备与机械设备、电气类设备对比,在管理上有很多的相似之处,但也有一些独特的要求。第一,仪控设备主要是仪表控制的电子类设备,设备故障以随机故障为主。经过大量的调查与数据解析后发现，当机器处于稳定的运作状态时，定期维护或者替换并不能有效防止问题的产生，相反地，这可能导致机器在投入使用初期的故障频率上升，从而增加了系统出错的可能性。所以我们并不建议盲目地拆除或更改这些设备。其次，数字化的控制器是由电脑、通讯及图像科技融合而成，这就意味着对于其管理的工作人员有着很高的专业技术需求，他们必须拥有相关的计算机、互联网技术等相关领域的理论基础，同时还需熟练掌握一些操作和修理技巧。